FR2828421A1 - PROCESS FOR COOKING CERAMIC CORES - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un procédé de cuisson de noyaux céramiques.Le noyau céramique (10) est placé sur un support d'enfournement (20), au moins un sac réfractaire flexible (30) contenant des particules réfractaires est placé sur le noyau pour appliquer une force sur le noyau (10) vers le support d'enfournement pendant la cuisson, et ensuite, le noyau céramique sur le support d'enfournement (20) est chauffé à une température de cuisson superambiante élevée. Le chauffage du noyau céramique (10) avec le ou les sacs de charge (30) flexibles sur celui-ci amène le noyau à s'adapter à une surface du support d'enfournement en réduisant la déformation du noyau et en améliorant le rendement des noyaux dans des tolérances dimensionnelles présélectionnées.L'invention est applicable notamment à la fabrication de pales et ailettes de moteurs de turbines à gaz.The invention relates to a method of firing ceramic cores, the ceramic core (10) is placed on a charging stand (20), at least one flexible refractory bag (30) containing refractory particles is placed on the core for applying a force on the core (10) towards the oven rack during baking, and then, the ceramic core on the oven rack (20) is heated to a high superambient baking temperature. Heating the ceramic core (10) with the flexible charge bag (s) (30) thereon causes the core to conform to a surface of the charging rack reducing core deformation and improving fuel efficiency. cores within preselected dimensional tolerances. The invention is particularly applicable to the manufacture of blades and fins for gas turbine engines.
Description
pliages japonais obtenus par le procèdé scion les revendicationsJapanese folds obtained by the process according to the claims
précédentes.preceding.
La présente invention se rapporte à un procédé de cuisson de noyaux céramiques à utiliser pour mouler des The present invention relates to a process for firing ceramic cores to be used for molding
matériaux métalliques fondus.molten metallic materials.
La plupart des fabricants de moteurs de turbines à gaz sont en train d'évaluer des plans de sustentation avancés de turbine réalisés par moulage de précision (c'est-à-dire des aubes ou ailettes de turbine) qui comportent des canaux de refroidissement d' air complexes pour améliorer l'efficacité du refroidissement interne des plans de sustentation ou surfaces portantes afin de permettre une plus grande poussée du moteur et pour réal i ser une durée de vie sat i sfai sante des surface portante. Des passages de refroidissement internes sont ménagés dans les surfaces portantes moulées en utilisant un ou plusieurs noyaux céramiques minces configurés en surface portante positionnés dans un moule de coulée céramique o le métal fondu est coulé dans le moule autour du noyau. Après que le métal fondu s'est solidifié, le moule et le noyau sont retirés en laissant subsister une surface portante moulée avec un ou plusieurs passages internes o se trouvaient avant les noyaux. Le noyau céramique est réalisé d'une manière typique en utilisant un composé céramique plastifié comprenant une poudre céramique, un liant et divers additifs. Le composé céramique est moulé par injection, moulé par transfert, ou bien il est versé à une température élevée dans la matrice ou le moule. Lorsque le noyau à l'état vert (non cuit) est retiré de la matrice ou du moule, il est placé d'une manière typique entre des supports d'enfournement supérieur et inférieur afin de refroidir à la température ambiante avant les opérations de finition et de calibrage du noyau et la cuisson à une température de frittage élevée. Le noyau céramique à l'état vert est cuit à température élevée (superambiante) lors dune ou de plusieurs étapes pour fritter et renforcer le noyau utilisé pour la coulée d'un matériau métallique, comme d'un superalliage à base de nickel ou à base de cobalt. Le brevet US 5 014 763 décrit un noyau céramique à l'état vert positionné entre des supports d'enfournement supérieur et inférieur pendant la cuisson. Le noyau à l'état vert peut présenter une déformation résultant des contraintes induites dans le noyau par les opérations de moulage et/ou de refroidissement à la température ambiante. La déformation peut être un problème particulier d'une région de surface portante du noyau présentant un bord arrière d'une section transvereale relativement mince qui a tendance à se déformer. Par conséquent, les noyaux céramiques à l'état vert peuvent présenter des variations dimensionnelles d'un noyau à l'autre dans une phase d'exécution des noyaux. Par ailleurs, les supports d'enfournement supérieur ou inférieur peuvent venir incorrectement en contact avec le noyau à l'état vert de telle sorte qu'il y a des variations dans les dimensions Most manufacturers of gas turbine engines are in the process of evaluating advanced turbine lift plans made by precision casting (i.e. turbine blades or fins) that have cooling channels air complex to improve the efficiency of the internal cooling of the lift planes or bearing surfaces to allow greater engine thrust and to achieve a sat i sfif health of the bearing surfaces. Internal cooling passages are provided in the molded bearing surfaces using one or more thin ceramic cores configured on the bearing surface positioned in a ceramic casting mold where the molten metal is cast in the mold around the core. After the molten metal has solidified, the mold and the core are removed, leaving a bearing surface molded with one or more internal passages where were before the cores. The ceramic core is typically made using a plasticized ceramic compound comprising a ceramic powder, a binder and various additives. The ceramic compound is injection molded, transfer molded, or it is poured at an elevated temperature into the die or mold. When the green core (uncooked) is removed from the die or mold, it is typically placed between upper and lower racking supports to cool to room temperature before finishing operations and core calibration and baking at a high sintering temperature. The ceramic core in the green state is fired at high temperature (superambient) during one or more steps to sinter and reinforce the core used for the casting of a metallic material, such as a nickel-based or base superalloy cobalt. US Patent 5,014,763 describes a ceramic core in the green state positioned between upper and lower oven supports during firing. The core in the green state may have a deformation resulting from the stresses induced in the core by the molding and / or cooling operations at room temperature. Deformation can be a particular problem of a bearing surface region of the core having a rear edge of a relatively thin cross-section which tends to deform. Consequently, the ceramic cores in the green state can exhibit dimensional variations from one nucleus to another in a phase of execution of the cores. Furthermore, the upper or lower rack supports may come into incorrect contact with the core in the green state so that there are variations in dimensions.
d'un noyau à l'autre lors d'une phase d'exéaution. from one nucleus to another during an emergency phase.
La présente invention a pour objet la réalisation d'un procédé de cuisson de noyaux céramiques de façon à réduire les variations dimensionnelles et à améliorer le rendement des noyaux céramiques qui répondent à des The object of the present invention is to carry out a process for firing ceramic cores so as to reduce dimensional variations and improve the yield of ceramic cores which respond to
tolérances dimensionnelles.dimensional tolerances.
Dans un mode de réalisation illustratif de l'invention, un procédé de cuisson d'un noyau céramique comprend les étapes consistant à placer un noyau céramique non cuit (à l'état vert) ou cuit préalablement ayant une forme de noyau moulé sur un support d'enfournement, à placer au moins un sac réfractaire flexible contenant des particules réfractaires sur le noyau céramique pour appliquer une force sur le noyau vers le support d'enfournement pendant la cuisson et à chauffer ensuite le noyau céramique sur le support d'enfournement à une température de cuisson superambiante élevée pour fritter et renforcer le noyau prévu pour In an illustrative embodiment of the invention, a method of firing a ceramic core comprises the steps of placing an uncooked (previously green) or previously cooked ceramic core having a molded core shape on a support in the oven, placing at least one flexible refractory bag containing refractory particles on the ceramic core to apply a force on the core to the oven rack during firing and then heating the ceramic core on the oven rack to a high super-ambient cooking temperature to sinter and strengthen the core intended for
l'utilisation lors du moulage d'un matériau métallique. use when molding a metallic material.
Le chauffage du noyau céramique avec le ou les sacs de poids ou de charge flexible sur celui-ci selon l' invention contribue à rendre conforme le noyau à une surface du support d'enfournement pour réduire une déformation dimensionnelle du noyau et pour améliorer le rendement des noyaux dans des tolérances dimensionnelles présélectionnées. De préférence, plusieurs sacs réfractaires flexibles d'un poids sélectionné sont placés 1 0 sur le noyau selon des orientat ions et local isat ions qui se sont avérées efficaces pour réduire la variation dimensionnelle du noyau relativement à des dimensions d'impression. Le noyau céramique peut être traité selon Heating the ceramic core with the flexible weight or load bag (s) thereon according to the invention helps to make the core conform to a surface of the oven support to reduce dimensional deformation of the core and to improve efficiency cores within preselected dimensional tolerances. Preferably, a plurality of flexible refractory bags of a selected weight are placed on the core in orientations and local isations which have been found to be effective in reducing the dimensional variation of the core relative to printing dimensions. The ceramic core can be treated according to
l' invention à l'état non cuit (vert) ou à l'état cuit. the invention in the uncooked state (green) or in the cooked state.
Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, le sac flexible comprend un sac de tissu en fibre céramique qui contient une chamotte céramique (par exemple des particules céramiques). Le sac empêche un étalement des particules de chamotte pendant la cuisson et empêche une réaction chimique entre les particules de chamotte et le noyau. Le sac peut être configuré en chaussette tuLulaire avec des extrémités opposées qui sont fermées, après que la chaussette a été remplie avec la chamoLte, par un fil métallique ou cordon céramique In a particular embodiment of the invention, the flexible bag comprises a ceramic fiber fabric bag which contains a ceramic chamotte (for example ceramic particles). The bag prevents spreading of the chamotte particles during cooking and prevents a chemical reaction between the chamotte particles and the core. The bag can be configured as a tuLular sock with opposite ends which are closed, after the sock has been filled with the chamoLte, by a metallic wire or ceramic cord
respectif qui peut réaister à la température de cuisson. which can react at the cooking temperature.
Avantageusement, les particules réfractaires peuvent Advantageously, the refractory particles can
comprendre des particules céramiques frittées. include sintered ceramic particles.
Selon une réalisation de l'invention, les particules céramiques comprennent des particules d'oxyde d'aluminium qui ont une dimension déterminée par tamisage According to one embodiment of the invention, the ceramic particles comprise aluminum oxide particles which have a dimension determined by sieving
de 3 à 6.from 3 to 6.
Selon encore une réalisation de l'invention, le support d' enfournement comporte une surface d' un contour de surface portante, et le noyau présente une région configurée en surface portante reque sur la surface du support d'enfournement. Le noyau peut, par exemple, avoir According to yet another embodiment of the invention, the racking support comprises a surface with a bearing surface contour, and the core has a region configured as a bearing surface received on the surface of the racking support. The nucleus can, for example, have
une longueur supérieure à environ 15,24 cm. a length greater than approximately 15.24 cm.
Selon encore une réal i sat ion avantageuse de l'invention, au moins un sac peut être réutilisé pour According to yet another advantageous embodiment of the invention, at least one bag can be reused for
cuire un autre noyau.cook another kernel.
L'invention est avantageuse, bien qu'elle ne soit pas limitée à cela pour cuire un noyau céramique relativement grand qui comporte une région de surface portante qui a tendance à se déformer. A titre d'exemple seulement, l' invention est avantageuse pour la cuisson de noyaux céramiques utilisés pour le moulage de précision de surfaces portantes (par exemple d'aubes et d'ailettes de turUine) de moteurs de turbines à gaz basés sur la The invention is advantageous, although it is not limited to this for firing a relatively large ceramic core which has a bearing surface region which tends to deform. By way of example only, the invention is advantageous for firing ceramic cores used for the precision molding of bearing surfaces (for example blades and turbine fins) of gas turbine engines based on the
terre et aériens.land and air.
L' invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci The invention will be better understood and other aims, characteristics, details and advantages thereof
apparaîtront plus clairement au cours de la description will appear more clearly during the description
explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l 'invention et dans lesquels: - la figure 1 est une vue en perspective d'un noyau céramique de surface portante typique à l'état vert (non cuit) ou cuit qui peut être cuit selon l 'invention; - la figure 2 est une vue en perepective du noyau céramique de surface portante disposé sur un support d'enfournement inférieur, avec plusieurs sacs de charge ou de poids flexibles sur celui-ci selon un mode de réalisation de l'invention. Les fentes et ouvertures représentées dans le noyau de la figure 1 sont omises sur la figure 2 pour plus de clarté; et - la figure 3 est une vue en section de la surface Explanatory which will follow made with reference to the appended schematic drawings given only by way of example illustrating an embodiment of the invention and in which: - Figure 1 is a perspective view of a ceramic core with a typical bearing surface to the green (uncooked) or cooked state which can be cooked according to the invention; - Figure 2 is a perspective view of the ceramic core of the bearing surface disposed on a lower charging support, with several flexible load or weight bags thereon according to one embodiment of the invention. The slots and openings shown in the core of Figure 1 are omitted in Figure 2 for clarity; and - Figure 3 is a sectional view of the surface
portante sur un support d'enfournement de la figure 2. bearing on a rack of Figure 2.
La présente invention sera décrite ci-après, à titre d' illustration seulement, en rapport avec la fabrication de noyaux céramiques réalisés par un moulage de noyau classique par versement, par moulage par injection, moulage par transfert ou d'autres techniques de formation de noyaux o un composé céramique plastifié est introduit dans une matrice ou moule. Un moulage de noyau classique par versement implique le mélange d'une ou de plusieurs poudres de céramique (par exemple de poudres d'alumine, d'oxyde de silicium, de zircon et/ou de ziraone), d'un liant liquide comme un liant liquide de silicate d'éthyle polymérisé de manière catalytique, et d'autres additifs, le versement du mélange dans une matrice et l 'application d'une pression jusqu'à ce que le liant se polymérise/durcisse suivi du retrait du noyau à l'état vert de la matrice. Le noyau à l'état vert est ensuite soumis à un traitement de combustion o le noyau à l'état vert est heurté avec une flamme d'alcool afin d' augmenter la résistance du noyau à l'état vert avant qu'il soit soumis à un traitement de frittage (cuisson) à température élevée pour fritter et renforcer le noyau pour l'utilisation pour le moulage d'un matériau métallique, comme d'un superalliage à base de nickel ou à base de cobalt. Un noyau céramique moulé par injection ou par transfert est moulé en injectant un composé céramique comprenant une ou plusieurs poudres céramiques (par exemple une poudre d'alumine, d'oxyde de silicium, de ziraon et/ou de zircone), un liant organique (par exemple un matériau de liant thermodurcissable, un matériau de liant thermoplastique ou thermoplastique à réticulation et des mélanges de ceux-ci) et divers additifs à température élevée dans une matrice à température de The present invention will be described below, by way of illustration only, in connection with the manufacture of ceramic cores produced by conventional core molding by pouring, by injection molding, transfer molding or other forming techniques. cores o a plasticized ceramic compound is introduced into a matrix or mold. A conventional pouring core molding involves the mixture of one or more ceramic powders (for example alumina, silicon oxide, zircon and / or ziraone powders), a liquid binder such as a liquid binder of catalytically polymerized ethyl silicate, and other additives, pouring the mixture into a matrix and applying pressure until the binder polymerizes / hardens followed by removal of the core from the green state of the matrix. The nucleus in the green state is then subjected to a combustion treatment o the nucleus in the green state is struck with an alcohol flame in order to increase the resistance of the nucleus in the green state before it is subjected high temperature sintering (baking) treatment to sinter and strengthen the core for use in molding a metallic material, such as a nickel-based or cobalt-based superalloy. An injection or transfer molded ceramic core is molded by injecting a ceramic compound comprising one or more ceramic powders (for example an alumina, silicon oxide, ziraon and / or zirconia powder), an organic binder ( for example a thermosetting binder material, a crosslinked thermoplastic or thermoplastic binder material and mixtures thereof) and various additives at elevated temperature in a matrix at temperature of
matrice superambiante pour former un noyau à l'état vert. super-ambient matrix to form a nucleus in the green state.
Les poudres céramiques, liants organiques et additifs particuliers pour réaliser le noyau peuvent être sélectionnés parmi des matériaux classiques disponibles et peuvent être utilisés à cette fin et ne font pas partie de cette invention. Un noyau céramique non cuit (à l'état vert) peut être traité selon l'invention. De plus, un noyau céramique cuit préalablement peut être traité davantage selon l'invention. Par exemple, lorsqu'un noyau céramique versé est soumis à deux ou plusieurs traitements de cuisson, une partie ou l 'ensemble des traitements de cuisson peut être exéauté selon l 'invention en utilisant le ou les sacs réfractaires flexibles. Dans un but d' illustration et non pas de limitation, l' invention sera décrite ci-après en rapport avec la fabrication de noyaux céramiques utilisés pour le moulage de précision de surfaces portantes de turbines à gaz, comme des aubes et ailettes de turbine. De telles surfaces portantes sont coulées d'une manière typique avec précision en utilisant des superalliages à base de nickel et des superalliages à base de cobalt, et elles sont moulées pour avoir une microstructure de grains équiaxiale ou une microstructure directionnellement solidifiée comprenant des grains colonaires ou un monocristal. L' invention est particulièrement utile, mais non pas limitée à la fabrication de noyaux céramiques relativement grands utilisés pour le moulage de précision de surfaces portantes pour des moteurs de turbines à gaz basés sur terre o les noyaux peuvent avoir des longueurs The ceramic powders, organic binders and specific additives for producing the core can be selected from available conventional materials and can be used for this purpose and are not part of this invention. An uncooked ceramic core (in the green state) can be treated according to the invention. In addition, a previously cooked ceramic core can be further processed according to the invention. For example, when a ceramic core poured is subjected to two or more firing treatments, some or all of the firing treatments can be performed according to the invention using the flexible refractory bag (s). For the purpose of illustration and not limitation, the invention will be described below in connection with the manufacture of ceramic cores used for the precision molding of bearing surfaces of gas turbines, such as turbine blades and blades. Such load-bearing surfaces are typically cast precisely using nickel-based superalloys and cobalt-based superalloys, and they are molded to have an equiaxial grain microstructure or a directionally solidified microstructure comprising colonary grains or a single crystal. The invention is particularly useful, but not limited to the manufacture of relatively large ceramic cores used for precision molding of bearing surfaces for land based gas turbine engines where the cores can have lengths.
plus grandes qu' environ 15,24 cm à 106,68 cm et plus. larger than about 15.24 cm to 106.68 cm and more.
En se reportant aux figures 1 à 3, à titre d' illustration et non pas de limitation, un noyau céramique illustratif à l'état vert (non cuit) retiré d'une matrice ou moule (non représentée) est montré schématiquement et est configuré pour l'utilisation lors du moulage d'une aube de moteur de turbine à gaz en un superalliage à base de nickel ou de cobalt. Le noyau à l'état vert 10 comprend une région de racine ou base 12 et une région de surface portante 14. La région de surface portante 14 comporte un bord avant 16 et un bord Referring to Figures 1 to 3, by way of illustration and not by way of limitation, an illustrative ceramic core in the green state (uncooked) removed from a matrix or mold (not shown) is shown diagrammatically and is configured for use when molding a gas turbine engine blade into a nickel or cobalt-based superalloy. The green core 10 includes a root or base region 12 and a bearing surface region 14. The bearing surface region 14 has a front edge 16 and an edge
arrière 18 d'une section transversale relativement mince. rear 18 of a relatively thin cross section.
Des ouvertures 21a et/ou des fentes 21b de diverses configurations et dimensions peuvent être réalisées à travers le noyau 10 pour former des parois oblongues, des bases ou socles arrondies et d'autres caractéristiques dans l'intérieur de l'aube de turbine coulée, comme cela est bien connu. Les ouvertures et/ou fentes 21a, 21b sont émises sur la figure 2 pour plus de clarté. Le noyau 10 présente un côté convexe S1 et un côté concave opposé S2, comme cela est bien connu pour des noyaux de surface portante de turbine. Les côtés S1, S2 présentent d'une manière typique des caractéristiques de surface complexes comme des nervures, des socles, des générateurs de turbulence et analogues. Le bord arrière 18 diminue d'une manière typique en un bord très mince qui a tendance à se Openings 21a and / or slots 21b of various configurations and dimensions can be made through the core 10 to form oblong walls, rounded bases or bases and other features in the interior of the cast turbine blade, as is well known. The openings and / or slots 21a, 21b are emitted in Figure 2 for clarity. The core 10 has a convex side S1 and an opposite concave side S2, as is well known for cores of the turbine bearing surface. The sides S1, S2 typically exhibit complex surface features such as ribs, plinths, turbulence generators and the like. The rear edge 18 typically decreases to a very thin edge which tends to become
voiler ou à onduler ou à se déformer d'une autre manière. veil or wave or otherwise deform.
En se reportant aux figures 2 et 3, le noyau non cuit (à l'état vert) 10 est représenté en position sur une surface 20a de réception de noyau, orientée vers le haut, d'un support d'enfournement inférieur rigide 20. Le noyau 10 à l'état vert peut être positionné sur le support d'enfournement 20 lorsque le noyau est touj ours à une température de moulage élevée (par exemple à 32,2 jusqu'à environ 149 C) suivi du retrait de la matrice ou du moule, ou après que le noyau à l'état vert 10 a refroidi à la température ambiante. Au lieu d'un noyau à l'état vert, le noyau 10 peut comprendre un noyau qui a été cuit auparavant en tant que partie d'un programme de cuisson multiple tel que pouvant être utilisé pour des Referring to FIGS. 2 and 3, the uncooked core (in the green state) 10 is shown in position on a surface 20a for receiving the core, oriented upwards, of a rigid lower charging support 20. The core 10 in the green state can be positioned on the rack 20 when the core is always at a high molding temperature (for example at 32.2 to about 149 C) followed by the withdrawal of the matrix or from the mold, or after the green core 10 has cooled to room temperature. Instead of a green core, the core 10 may include a core which has been previously cooked as part of a multiple cooking program such that it can be used for
noyaux céramiques versés.ceramic cores poured.
Le support d'enfournement inférieur rigide 20 peut comprendre un matériau métallique, plastique (par exemple un plastique REN pouvant être obtenu auprès de la société Ciba Geigy), un matériau céramique ou un autre matériau relativement rigide/raide. Le support d'enfournement 20 comporte une surface de réception de noyaux 20a qui a un profil ou contour recherché présélectionné auquel le côté proche S1 du noyau céramique à l'état vert 10 peut se conformer. Par exemple, la surface 20a du support d'enfournement est représentée sur les figures 2 et 3 avec un contour de surface portante présélectionné pour recevoir la région de surface portante 4 du noyau 10 sur celle-ci. La surface 20a du support d'enfournement présente d'une manière typique un contour plat en ce que la surface ne présente pas de détails de surface, comme des bases, des éléments générateurs de turbulence et analogues qui peuvent être présents sur la région de The rigid lower racking support 20 may comprise a metallic, plastic material (for example a REN plastic obtainable from the company Ciba Geigy), a ceramic material or another relatively rigid / stiff material. The oven support 20 includes a core receiving surface 20a which has a preselected desired profile or contour to which the near side S1 of the ceramic core in the green state 10 can conform. For example, the surface 20a of the charging support is shown in FIGS. 2 and 3 with a bearing surface contour preselected to receive the bearing surface region 4 of the core 10 thereon. The surface 20a of the oven rack typically has a flat outline in that the surface does not have surface details, such as bases, turbulence generating elements and the like which may be present on the region of
surface portante 14 du noyau 10.bearing surface 14 of the core 10.
En mettant en oeuvre un mode de réalisation du procédé de l' invention pour cuire un noyau 10 à base d'oxyde de silicium, un ou plusieurs sacs de charges réfractaires flexibles 30 contenant des particules réfractaires 32 est/sont placéss sur le côté orienté vers le haut S2 du noyau 10 pour appliquer une force distribuée généralement uniformément (à cause de son poids) sur le noyau vers la surface 20a du support d'enfournement pendant la cuisson pour encourager l' adaptation du côté S1 du noyau à la surface 20a du support d'enfournement pendant la cuisson du noyau dans la plage de 871 à 1149 C, par exemple seulement. Chaque sac de charge 30 est flexible de telle sorte que le sac peut s' adapter à la surface supérieure du noyau 10 pour distribuer et appliquer une force (force de gravité) sur le noyau vers la surface 20a du support d'enfournement tout en permettant également à des gaz du matériau de noyau de passer à travers le sac. Chaque sac 30 peut être réalisé à partir d'une étoffe en fibres céramiques tissées (par exemple en oxyde de silicium ou en alumine) disponible dans le commerce comme tissu Kaotex de Thermal Ceramics, Augusta, Georgia. Une feuille plate d'une étoffe en fibres céramiques qui est pliée sur elle-même, et les bords repliés adjacents de l'étoffe sont cousus ensemble en utilisant une fibre en oxyde de silicium ou en alumine pour former un sac tubulaire ou une chaussette 30. L' invention n'est pas limitée au sac ou à la chaussette en étoffe en fibres céramiques particulier étant donné que d'autres matériaux réfractaires ou céramiques peuvent être utilisés pour fabriquer les sacs de charge flexibles 30 destinés à contenir les particules céramiques 32 à la température de cuisson et qui ne réagissent pas avec le matériau du noyau pendant la cuisson. Lors de la cuisson d'un noyau à base d'oxyde de silicTum, les particules réfractaires 32 comprennent de la chamotte d'alumine qui comprend des particules d'alumine frittées d'une dimension détermince par tamisage de 3 à 6 (dimension déterminée par tamisage en accord avec le Standard Tamis U.S.). De telles particules de chamotte d'alumine ont d'une manière typique des diamètres d' environ 0,63 cm. De la chamoUte d'alumine de ce type est disponible dans le commerce auprès de Aluchem, Reading, Ohio. L' invention n'est pas limitée à la chamotte d'alumine, étant donné que d'autres particules réfractaires ou céramiques 32 peuvent être placées dans les sacs de poids ou de charge 30. Les particules réfractaires ou céramiques 32 sont choisies pour ne pas fritter ensemble à la température particulière et au moment de l'opération de cuisson du noyau. Les sacs de charge tubulaires flexibles 30 sont remplis manuellement ou à la machine avec des particules 32 d'un poids approprié, et les extrémités ouvertes des sacs 30 sont nouées (fermées) en utilisant des noeuds en fil métallique ou en corde céramique 34 qui peuvent résister à la température/au temps de cuisson pour maintenir les sacs fermés. D'une manière typique, une extrémité du sac 30 est fermée en utilisant un premier noeud 34, et ensuite le sac est rempli de particules 32 à travers l'extrémité ouverte restante suivi de la fermeture de l'extrémité ouverte restante en utilisant un second noeud 34. Des noeuds appropriés 34 peuvent comprendre un fil de thermocouple Ni-Cr, ou un fil de thermocouple en platine ou en alliage de platine qui est tordu autour des extrémités opposées des sacs 30 pour former les fermetures d'extrémité. Les sacs 30 empêchent l'étalement des particules 32 à l'intérieur pendant la cuisson et empêchent une réaction chimique entre les By implementing an embodiment of the method of the invention for baking a core 10 based on silicon oxide, one or more bags of flexible refractory fillers 30 containing refractory particles 32 is / are placed on the side oriented towards the top S2 of the core 10 to apply a generally uniformly distributed force (due to its weight) on the core to the surface 20a of the oven rack during cooking to encourage adaptation of the S1 side of the core to the surface 20a of the oven rack during core cooking in the range of 871 to 1149 C, for example only. Each load bag 30 is flexible so that the bag can adapt to the upper surface of the core 10 to distribute and apply a force (force of gravity) on the core to the surface 20a of the charging support while allowing also gas from the core material to pass through the bag. Each bag 30 can be made from a fabric of woven ceramic fibers (for example silicon oxide or alumina) commercially available as Kaotex fabric from Thermal Ceramics, Augusta, Georgia. A flat sheet of a ceramic fiber fabric which is folded over itself, and the adjacent folded edges of the fabric are sewn together using a silicon oxide or alumina fiber to form a tubular bag or sock. The invention is not limited to the particular ceramic fiber bag or sock since other refractory or ceramic materials can be used to make the flexible filler bags 30 for containing the ceramic particles 32 to cooking temperature and which do not react with the core material during cooking. When firing a nucleus based on silicon oxide, the refractory particles 32 comprise alumina chamotte which comprises sintered alumina particles of a determined size by sieving from 3 to 6 (dimension determined by sieving in accordance with US Standard Sieve). Such alumina chamotte particles typically have diameters of about 0.63 cm. Such alumina chamomile is commercially available from Aluchem, Reading, Ohio. The invention is not limited to the alumina chamotte, since other refractory or ceramic particles 32 can be placed in the weight or load bags 30. The refractory or ceramic particles 32 are chosen so as not to sinter together at the particular temperature and at the time of cooking the core. The flexible tubular load bags 30 are filled manually or by machine with particles 32 of suitable weight, and the open ends of the bags 30 are knotted (closed) using knots of wire or ceramic cord 34 which can resist temperature / cooking time to keep bags closed. Typically, one end of the bag 30 is closed using a first knot 34, and then the bag is filled with particles 32 through the remaining open end followed by closure of the remaining open end using a second node 34. Suitable nodes 34 may include a Ni-Cr thermocouple wire, or a platinum or platinum alloy thermocouple wire which is twisted around opposite ends of the bags 30 to form the end closures. The bags 30 prevent the particles 32 from spreading inside during cooking and prevent a chemical reaction between the
particules 32 et le noyau 10.particles 32 and nucleus 10.
Bien que la figure 2 montre trois sacs 30 positionnés traneversalement et espacés sur l'axe longitudinal du noyau 10, ces positions des sacs relativement au noyau sont proposées simplement à titre d' illustration et non pas de limitation. Lors de la mise en oeuvre de l 'invention, les orientations et les emplacements des sacs 30 sur le noyau 10 sont déterminés d'une manière empirique pour chaque conception de noyau particulière pour encourager une adaptation du noyau à la surface 20a du support d'enfournement et pour réduire ainsi la variation dimensionnelle du noyau 10 par rapport aux dimensions d' impression recherchées. Par exemple, différentes configurations de noyau peuvent avoir différentes régions qui ne s'adaptent pas, par inhérence, aussi étroitement que souhaité à la surface 20a du support d'enfournement à cause d'un rétrécissement ou d'une distorsion du noyau, et pour d'autres raisons. Par conséquent, lors de la mise en oeuvre de l 'invention, les sacs 30 peuvent être orientés traneversalement à l'axe longitudinal du noyau 10, comme représenté sur la figure 2, et/ou ils peuvent être orientés parallèlement à l'axe long, et/ou selon n'importe quel angle relativement à celui-ci, selon le besoin, et déterminés d'une manière empirique par expérimentation systématique pour obtenir l 'adaptation du noyau particulier 10 à la surface 20a du support d'enfournement. Chaque sac 30 applique une force Although FIG. 2 shows three bags 30 positioned transversely and spaced apart on the longitudinal axis of the core 10, these positions of the bags relative to the core are offered simply by way of illustration and not by way of limitation. When practicing the invention, the orientations and locations of the bags 30 on the core 10 are determined empirically for each particular core design to encourage adaptation of the core to the surface 20a of the support. charging and thus reducing the dimensional variation of the core 10 relative to the desired printing dimensions. For example, different core configurations may have different regions which do not inherently fit as tightly as desired to the surface 20a of the carrier due to shrinkage or distortion of the core, and for other reasons. Consequently, during the implementation of the invention, the bags 30 can be oriented transversely to the longitudinal axis of the core 10, as shown in FIG. 2, and / or they can be oriented parallel to the long axis , and / or at any angle relative thereto, as necessary, and determined empirically by systematic experimentation to obtain the adaptation of the particular core 10 to the surface 20a of the charging support. Each bag 30 applies force
distribuée uniformément sur le noyau 10 à cette fin. uniformly distributed over the core 10 for this purpose.
D'une manière similaire, le nombre et poids des sacs 30 (en plus des orientations et emplacements des sacs sur le noyau 10) sont déterminés d'une manière empirique pour chaque concept ion de noyau part icul ière pour encourager l' adaptation du noyau à la surface 20a du support d'enfournement et pour réduire ainsi une variation dimensionnelle du noyau 10 relativement aux dimensions d' impression recherchées. Les poids des sacs peuvent être différents à des emplacements différents sur le noyau 10 à cette même fin. A titre d'illustration et non pas de limitation, les trois sacs 30 représentés Similarly, the number and weight of the bags 30 (in addition to the orientations and locations of the bags on the core 10) are determined empirically for each particular core concept to encourage adaptation of the core to the surface 20a of the charging support and thus to reduce a dimensional variation of the core 10 relative to the desired printing dimensions. The weights of the bags may be different at different locations on the core 10 for the same purpose. By way of illustration and not by way of limitation, the three bags 30 represented
peuvent chacun avoir un poids d' environ 0,68 cg. can each weigh about 0.68 cg.
Lors de l'exécution d'un mode de réalisation du procédé de l'invention, le noyau céramique 10 sur le support d'enfournement 20 avec un ou des sacs de charge positionnés sur le noyau est cuit dans un four classique à une température de cuisson superambiante élevée pour fritter les particules du noyau céramique ensemble et pour renforcer le noyau en vue d'une During the execution of an embodiment of the method of the invention, the ceramic core 10 on the charging support 20 with one or more load bags positioned on the core is fired in a conventional oven at a temperature of high superheat firing to sinter the particles of the ceramic core together and to strengthen the core for a
utilisation pour le moulage d'un matériau métallique. use for molding a metallic material.
Pour la cuisson d'un noyau céramique vert à base d'oxyde de silicium, la température de cuisson maximale du noyau peut se situer dans la plage de 871 à 1149 C en fonction de la composition de noyau utilisée. La cuisson peut être effectuée dans une aLmosphère d'air dans le four. Le noyau 10 est soumis d'une manière typique à un cycle de cuisson classique comprenant une étape d'échauffement, une étape de maintien à la température de cuisson maximale et une étape de refroidissement pour une période For firing a green ceramic core based on silicon oxide, the maximum firing temperature of the core can be in the range from 871 to 1149 C depending on the core composition used. Cooking can be done in an air atmosphere in the oven. The core 10 is typically subjected to a conventional cooking cycle comprising a heating step, a step of maintaining the maximum cooking temperature and a cooling step for a period
de temps d'agrégat de plusieurs heures à plusieurs j ours. aggregate time from several hours to several days.
La vitesse de chanffage à la température de cuisson maximale est d'une manière typique d' environ 10 à environ 75 C par heure pour un noyau à base doxyde de silicium, The rate of change at maximum firing temperature is typically about 10 to about 75 C per hour for a silicon dioxide-based core,
à titre d' illustration seulement.for illustration only.
La cuisson du noyau céramique 10 avec un ou des sacs de poids flexibles 30 sur celui-ci selon l 'invention encourage l 'adaptation du noyau à la surface 20a du support d'enfournement 20 pour réduire des variations dimensionnelles du noyau et augmente le rendement des noyaux céramiques cuits qui se situent dans des tolérances dimensionnelles présélectionnées (photocalque). Après la cuisson, le ou les sacs de charge 30 peuvent être réutilisés pour la cuisson d'autres The firing of the ceramic core 10 with one or more flexible weight bags 30 thereon according to the invention encourages the adaptation of the core to the surface 20a of the oven support 20 to reduce dimensional variations of the core and increases the yield. fired ceramic cores which are within preselected dimensional tolerances (photocalque). After cooking, the load bag (s) 30 can be reused for cooking other
noyaux 10.nuclei 10.
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR3046555A1 (en) * | 2016-01-07 | 2017-07-14 | Snecma | PROCESS FOR THE HEAT TREATMENT OF A PREFORM IN POWDER, AND TOOLS FOR CARRYING OUT SAID METHOD |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040159985A1 (en) * | 2003-02-18 | 2004-08-19 | Altoonian Mark A. | Method for making ceramic setter |
| US20120178040A1 (en) | 2007-12-03 | 2012-07-12 | Howmet Corporation | Apparatus and method for use in firing cores |
| US7780905B2 (en) * | 2008-03-04 | 2010-08-24 | Pcc Airfoils, Inc. | Supporting ceramic articles during firing |
| US20110132564A1 (en) * | 2009-12-08 | 2011-06-09 | Merrill Gary B | Investment casting utilizing flexible wax pattern tool |
| US9096472B2 (en) | 2012-09-12 | 2015-08-04 | General Electric Company | Methods of forming a ceramic component and a high temperature mold component for use therewith |
| US8794297B1 (en) | 2012-12-31 | 2014-08-05 | General Electric Company | Molding apparatus and method of forming a moldable article |
| US9616492B2 (en) | 2014-09-16 | 2017-04-11 | Pcc Airfoils, Inc. | Core making method and apparatus |
| US20160263656A1 (en) * | 2015-03-12 | 2016-09-15 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Method of forming a component from a green part |
| JP6342844B2 (en) * | 2015-05-11 | 2018-06-13 | 株式会社アテクト | Turbine wheel manufacturing method |
| US10189057B2 (en) | 2016-07-08 | 2019-01-29 | General Electric Company | Powder removal enclosure for additively manufactured components |
| US10598438B2 (en) | 2016-07-27 | 2020-03-24 | General Electric Company | Support fixture |
| CN108044043B (en) * | 2017-12-04 | 2021-07-06 | 东方电气集团东方汽轮机有限公司 | Method for controlling stability of forming quality of ceramic core/shell for investment precision casting |
| EP3887338A1 (en) | 2018-11-30 | 2021-10-06 | Corning Incorporated | Honeycomb body manufacturing methods |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5971233A (en) * | 1996-05-08 | 1999-10-26 | Weber; Juergen | Method and apparatus for placing refractory sand in the discharge channel of a metallurgical vessel |
| EP1092529A1 (en) * | 1999-10-12 | 2001-04-18 | General Electric Company | Selectively flexible caul |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4209478A (en) * | 1978-08-16 | 1980-06-24 | Rockwell International Corporation | Method of sintering ceramics |
| US4767479A (en) | 1987-09-21 | 1988-08-30 | United Technologies Corporation | Method for bonding ceramic casting cores |
| US5014763A (en) | 1988-11-30 | 1991-05-14 | Howmet Corporation | Method of making ceramic cores |
| FR2672003B1 (en) | 1991-01-30 | 1993-04-09 | Snecma | PROCESS FOR PRODUCING COMPLEX CERAMIC CORES FOR FOUNDRY. |
| US5273104A (en) | 1991-09-20 | 1993-12-28 | United Technologies Corporation | Process for making cores used in investment casting |
| US5394932A (en) | 1992-01-17 | 1995-03-07 | Howmet Corporation | Multiple part cores for investment casting |
| US5295530A (en) | 1992-02-18 | 1994-03-22 | General Motors Corporation | Single-cast, high-temperature, thin wall structures and methods of making the same |
| US5296308A (en) | 1992-08-10 | 1994-03-22 | Howmet Corporation | Investment casting using core with integral wall thickness control means |
| US5656217A (en) | 1994-09-13 | 1997-08-12 | Advanced Composite Materials Corporation | Pressureless sintering of whisker reinforced alumina composites |
| US5735335A (en) | 1995-07-11 | 1998-04-07 | Extrude Hone Corporation | Investment casting molds and cores |
| US5853044A (en) | 1996-04-24 | 1998-12-29 | Pcc Airfoils, Inc. | Method of casting an article |
| US5864743A (en) | 1996-11-06 | 1999-01-26 | Materials And Electrochemical Research (Mer) Corporation | Multi-channel structures and processes for making structures using carbon filler |
| US5977007A (en) | 1997-10-30 | 1999-11-02 | Howmet Research Corporation | Erbia-bearing core |
| US6152211A (en) | 1998-12-31 | 2000-11-28 | General Electric Company | Core compositions and articles with improved performance for use in castings for gas turbine applications |
-
2001
- 2001-08-07 US US09/923,919 patent/US6403020B1/en not_active Expired - Lifetime
-
2002
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Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5971233A (en) * | 1996-05-08 | 1999-10-26 | Weber; Juergen | Method and apparatus for placing refractory sand in the discharge channel of a metallurgical vessel |
| EP1092529A1 (en) * | 1999-10-12 | 2001-04-18 | General Electric Company | Selectively flexible caul |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR3046555A1 (en) * | 2016-01-07 | 2017-07-14 | Snecma | PROCESS FOR THE HEAT TREATMENT OF A PREFORM IN POWDER, AND TOOLS FOR CARRYING OUT SAID METHOD |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB2379903A (en) | 2003-03-26 |
| GB2379903B (en) | 2004-09-29 |
| GB0217252D0 (en) | 2002-09-04 |
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